(57)【要約】  複数の構成要素を有する風力タービン（１００）の構成要素を取り付ける方法を提供する。構成要素の少なくとも１つがクレーン（２００）によって取り付けられる。取り付けられる構成要素に関する位置情報および／または距離情報が、レーザースキャナーユニット（３００）によって検出される。取り付けられる構成要素の位置および／または距離を正確に求めるため、取り付けられる構成要素のＣＡＤデータが、検出された位置情報および／または距離情報と比較される。検出された位置情報および／または距離情報が、クレーンオペレータに出力される。取り付けられる構成要素の検出された位置情報および／または距離情報に基づいて、クレーン（２００）を制御することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）の構成要素を取り付ける方法であって、前記風力タービン（１００）が複数の構成要素を有し、以下のステップ、すなわち、
少なくとも１つの構成要素をクレーン（２００）によって取り付けるステップと、
前記取り付けられる構成要素の位置情報および／または距離情報をレーザースキャナーユニット（３００）によって検出するステップと、
前記取り付けられる構成要素の位置および／または距離を正確に求めるため、前記取り付けられる構成要素に関するＣＡＤデータを、前記検出された位置情報および／または距離情報と比較するステップと、
前記位置情報および／または前記距離情報をクレーンオペレータに出力するステップと、
前記取り付けられる構成要素の前記検出された位置情報および／または距離情報に基づいて、前記クレーン（２００）を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記クレーンオペレータに出力される前記位置情報および／または前記距離情報に加えて、前記取り付けられる構成要素の向きが、前記レーザースキャナーユニット（３００）によって検出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＣＡＤデータが、ＣＡＤモデルに基づく、または、前記取り付けられる構成要素のスキャンによって取得される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザースキャナーユニット（３００）が２次元スキャナーの形式であり、
カメラ（４００）が設けられており、前記２次元スキャナーが前記カメラ（４００）と一緒に、前記位置情報および／または前記距離情報を検出する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザースキャナーユニット（３００）が３次元スキャナーの形式であり、
カメラ（４００）が設けられており、前記３次元スキャナーが前記カメラ（４００）と一緒に、前記位置情報および／または前記距離情報を検出する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザースキャナーユニットおよび／または前記カメラ（４００）が、地上に、または前記クレーンに設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
風力タービンの構成要素に関する位置情報および／または距離情報を検出する目的での、運動学的な地上型レーザースキャナーの使用であって、前記構成要素が取付け作業においてクレーンによって吊り上げられ、検出された前記位置情報および／または前記距離情報が、前記取り付けられる構成要素のＣＡＤデータと比較され、クレーンのクレーンオペレータに伝えられる、運動学的な地上型レーザースキャナーの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンの構成要素を取り付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは、一般には、多数の構成要素（ローターブレード、ポッド、発電機、パイロンなど）を有し、これらの構成要素は、適切に取り付けることができるようにクレーンによって吊り上げなければならない。例えば風力タービンのパイロンは、互いに上下に配置される多数のパイロンセグメント（pylon segment）を備えている。これらのパイロンセグメントは、鋼またはコンクリートから作製することができる。風力タービンの建造または建設は、例えば温度、風速、視界などの支配的な気象条件に大きく左右される。
【０００３】
優先権を主張する独国特許出願に関して、独国特許商標庁は、次の文書、すなわち、特許文献１、特許文献２、および特許文献３を調査した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００２８６０９号明細書
【特許文献２】欧州特許第２４２４８１１号明細書
【特許文献３】独国特許発明第１０２００７０５９８２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、風力タービンの構成要素を取り付ける方法であって、たとえ不良な気象条件の中でも風力タービンの建設を可能にする方法、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の、風力タービンを取り付ける方法、によって達成される。
【０００７】
したがって、複数の構成要素を有する風力タービンの構成要素を取り付ける方法、を提供する。構成要素の少なくとも１つが、クレーンによって取り付けられる。取り付けられる構成要素に関する位置情報および／または距離情報が、レーザースキャナーユニットによって検出される。取り付けられる構成要素の位置および／または距離を正確に求めるため、取り付けられる構成要素のＣＡＤデータが使用される。検出された位置情報および／または距離情報とＣＡＤデータとが比較または照合され、それらのデータがクレーンオペレータに出力される。取り付けられる構成要素の検出された位置情報および／または距離情報に基づいて、クレーンを制御することができる。
【０００８】
本発明の一態様によれば、クレーンオペレータに出力される位置情報および／または距離情報に加えて、取り付けられる構成要素の向きが、レーザースキャナーユニットによって検出される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、レーザースキャナーユニットは、２次元スキャナーの形式であり、カメラが設けられており、２次元スキャナーがカメラと一緒に位置情報および／または距離情報を検出する。
【００１０】
本発明の一態様によれば、本方法を実施するために、カメラとともに、またはカメラなしで３次元レーザースキャナーを使用することができる。
【００１１】
本発明は、風力タービンの構成要素に関する位置情報および／または距離情報を検出する目的での、運動学的な地上型レーザースキャナー（kinematic terrestrial laser scanner）の使用にも関し、取付け作業において構成要素がクレーンによって吊り上げられる。検出された位置情報および／または距離情報は、クレーンのクレーンオペレータに伝えられる。
【００１２】
本発明は、取り付けられる風力タービンの構成要素（例えば、パイロン、ローターブレード、ポッド、スピナー、発電機など）を、例えばそれら構成要素を取り付けるときに、構成要素の位置および／または向きに関するフィードバックを得る目的でレーザースキャンによって検出する、という発想に関する。レーザースキャナーと、取り付けられる構成要素との間の距離を、レーザースキャン手順によって求めることができる。
【００１３】
取り付けられる構成要素に関するＣＡＤデータを記憶しておくことができる。レーザースキャナーおよび記憶されているＣＡＤデータから、レーザースキャナーによって検出された距離に基づいて、取り付けられる構成要素の位置を正確に求めるようにすることが可能である。この点において、取り付けられる構成要素の正確な位置を、クレーンによって構成要素を持ち上げているときに求めることができるように、構成要素の位置を正確に求めるこの動作は動的である。取り付けられる構成要素の正確な位置決めを可能にするため、クレーンオペレータがクレーンを適切に制御できるように、この位置情報を例えばクレーンオペレータが利用できるようにすることができる。
【００１４】
レーザースキャナーは、例えば運動学的な地上型ｋ−ＴＬＳレーザースキャンとすることができる。レーザースキャン（３次元レーザースキャナー、またはカメラを使用する同期式の１次元レーザースキャナーもしくは２次元レーザースキャナーによる移動測定または定点測定）によって、取り付けられる構成要素の互いに対する間隔および位置を正確に確定できるようにすることができる。
【００１５】
取り付けられる構成要素に関するＣＡＤモデル、またはＣＡＤプランもしくはＣＡＤデータは、あらかじめ利用可能にしておくことができる。この代替として、工場内または現場でレーザースキャン手順によってＣＡＤデータを確定することができる。
【００１６】
本発明によれば、風力タービンの建設中に、取り付けられる構成要素の姿勢および位置を求めるために、それ自体公知であるレーザースキャンプロセス（例えば運動学的な地上型レーザースキャン）を使用することができる。特に、取り付けられる構成要素の、クレーンに対する向きを確定することが可能である。
【００１７】
風力タービンを建設するとき、取り付けられる構成要素が配置される位置およびその向きが、レーザースキャンによって常に既知であるため、クレーンオペレータは、取り付けられる構成要素をもはや視認する必要がない。このことは、例えば霧の中や夜間などたとえ視界不良の中でも、風力タービンを建設する作業を実施できることを意味する。このようにして、風力タービンを建設するのに要求される時間を相当に短縮することができる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、取り付けられる、またはすでに取り付けられた風力タービンの構成要素のＣＡＤモデルを生成する目的で、またはこれら構成要素の間の間隔、相対位置、および角度位置（angular location）を確定する目的で、レーザースキャン手順を単独で、または追加のカメラと一緒に使用することができる。
【００１９】
本発明の一態様によれば、測地モニタリング用の運動学的な地上型ｋ−ＴＬＳレーザースキャンを使用することが可能であり、このスキャンによって、計測対象物の速い動きおよび変形を検出することが可能である。これに加えて、移動プラットフォームから周囲の幾何学情報を検出するためのモービルマッピング（mobile mapping）を使用することが可能である。
【００２０】
本発明によれば、レーザースキャナーは、地上またはクレーンに設けることができる。このレーザーは、オプションとして、３Ｄモードで動作させることができる。これに代えて、レーザースキャナーを、カメラと組み合わせての１Ｄモードまたは２Ｄモードで動作させることができる。レーザースキャナーおよびカメラは、地上に、または据付型クレーン（installation crane）に配置することができる。
【００２１】
本発明によれば、たとえ夜間または視界不良であるときにも取付けが可能になるため、クレーンの操作回数を減らすことが可能である。
【００２２】
本発明の一態様によれば、レーザースキャナーを使用し、オプションとして、取り付けられる構成要素の利用可能なＣＡＤデータを用いて、スキャナーに対する構成要素の相対位置と、取り付けられる構成要素の角度位置を求めることが可能である。
【００２３】
本発明によれば、ＣＡＤモデルを作成できるように、取り付けられる構成要素をレーザースキャンによって検出することができる。これに代えて、風力タービンの構成要素の建設データを使用することができる。
【００２４】
オプションとして、レーザースキャナーによって例えば現場で検出される、取り付けられる構成要素の寸法によって、ＣＡＤモデルを生成することができる。
【００２５】
前に確定されたＣＡＤデータと、レーザースキャナーの測定データとによって、取付け手順中に、取り付けられる構成要素の相対位置および角度位置を求めることが可能である。取り付けられる構成要素を所定の位置に適切に取り付けることができるように、これらの詳細情報によってクレーンをより正確に制御することができる。
【００２６】
本発明のさらなる構成は、従属請求項の主題である。
【００２７】
以下では、本発明の利点および一例としての実施形態について、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】風力タービンの概略図を示している。
【図２】風力タービンを取り付けるときの風力タービンの周囲の領域の概略図を示している。
【図３】ローターブレードを取り付けるときの風力タービンの概略図を示している。
【図４】本発明に係る、風力タービンの構成要素を取り付ける方法、の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、風力タービンの概略図を示している。図１は、パイロン１０２およびポッド１０４を備えた風力タービン１００を示している。ポッド１０４には、３枚のローターブレード１０８を有する空力ローター１０６およびスピナー１１０が配置されている。運転時、空力ローター１０６が風によって回転し、これにより、ポッド１０４の中の発電機を駆動して電力を発生させる。
【００３０】
図２は、取付け作業中の、例えば図１に示した風力タービンのパイロンの概略図を示している。パイロン１０２は、互いに上下に配置される複数のパイロンセグメント１０２ａを有する。パイロンセグメント１０２ａは、クレーンによって地上から上方に吊り上げて、上部のパイロンセグメント１０２ａの上に配置することができる。パイロンセグメント１０２ａを取り付けるこの作業中、レーザースキャナーユニット３００が、所定の位置に取り付けられるパイロンセグメント１０２ａを検出する。取り付けられるパイロンセグメント１０２ａの位置と、レーザースキャナーユニット３００との間の距離は、例えば運動学的な地上型レーザースキャナーユニットの形式であるレーザースキャナーユニット３００によって検出される。この位置情報または距離情報を、レーザースキャナーユニット３００からクレーン２００の制御ユニット２２０に渡すことができる。この代替として、この位置情報または距離情報を、クレーンのオペレータに渡すことができる。結果としてクレーンオペレータまたは制御ユニット２２０は、パイロンセグメント１０２ａを別のパイロンセグメント１０２ａの上に正確に配置する目的で、パイロンセグメント１０２ａの位置を情報に基づき適切に制御することができる。
【００３１】
レーザースキャナー３００およびカメラ４００は、取り付けられる部分１０２ａと、これらの部分が上に取り付けられる台部とをモニターすることができる。
【００３２】
図３は、ローターブレードを取り付けるときの風力タービンの概略図を示している。ローターブレード１０８をポッド１０４およびスピナー１１０に固定することができるように、ローターブレード１０８がクレーンフック２１０およびクレーン２００によって上方に運ばれる。ローターブレード１０８を取り付ける作業中、レーザースキャナーユニット３００が、ローターブレードの位置、またはレーザースキャナーユニット３００からの距離を検出する。これに加えて、位置と一緒にローターブレード１０８の向きをレーザースキャナーユニット３００によって検出することができる。これら位置情報および距離情報を、クレーンの制御ユニット２２０に出力することができる。これに代えて、またはこれに加えて、これらの情報をクレーンオペレータに出力することができる。例えば、これらの情報をクレーンのディスプレイユニット２３０に表示することができる。
【００３３】
レーザースキャナーユニット３００およびカメラ４００は、取り付けられる部品１０８（ブレード）と、部品が取り付けられる基部１１０（ハブ）とをモニターすることができる。
【００３４】
本発明の一態様によれば、レーザースキャナーユニット３００（または別のユニット）は、取り付けられる風力タービンの構成要素のＣＡＤデータを有することができる、またはこのようなＣＡＤデータにアクセスすることができる。取り付けられる部品を所定の位置に正確に取り付けることを可能にする目的で、レーザースキャナーユニット３００は、取り付けられる構成要素に関して、これらのＣＡＤデータを、自身によって検出された位置情報と比較することができる。例えば運動学的な地上型ｋ−ＴＬＳレーザースキャンの形で使用されるレーザースキャンによって、たとえ視界不良の中でも位置情報を確定することができる。このように、本発明に係る、レーザースキャナーユニットの使用によって、例えば霧の発生時や暗闇の中などたとえ視界不良の中でも、風力タービンの構成要素を所定の位置に取り付けることが可能になる。
【００３５】
レーザースキャナーユニット３００によって、たとえ視界不良の中でも、取り付けられる構成要素のその時点の位置および／または向きに関するフィードバックを、例えばクレーンオペレータに渡すことが可能である。このことは、風力タービンの建設を実質的にスピードアップできることを意味する。
【００３６】
本発明の一態様によれば、取り付けられる構成要素のＣＡＤデータを現場で検出するために、レーザースキャナーユニット３００を使用することができる。
【００３７】
本発明の一態様によれば、レーザースキャナーユニット３００に加えて、オプションとしてカメラ４００を設けることができる。
【００３８】
運動学的な地上型レーザースキャナーユニットを使用することによって、取り付けられる構成要素の速い動きおよびたわみを検出することが可能になる。
【００３９】
本発明によれば、レーザースキャナーユニット３００は、地上に、またはクレーンに、または現場の他の場所に（例えば自動車またはトラックに）、設けることができる。このユニットは、取り付けられる構成要素のみならず、構成要素が取り付けられる基部もスキャンする。レーザーは、例えば３Ｄモードで動作させることができる。この代替として、レーザースキャナーをカメラ４００と併用して１Ｄモードまたは２Ｄモードで動作させて、取り付けられる構成要素に関する位置情報を得ることができる。
【００４０】
図４は、本発明に係る、風力タービンの構成要素を取り付ける方法、の概略図を示している。レーザースキャナーユニット３００は、３Ｄモード３１０、２Ｄモード３２０、または１Ｄモード３３０で動作させることができ、あるいは、３次元レーザースキャナー、２次元レーザースキャナー、または１次元レーザースキャナーの形式とすることができる。ステップＳ１０において、レーザースキャナーユニット３００を作動させる。レーザースキャナーユニット３００を２Ｄモード３２０で作動させる場合、カメラ４００も作動させることができる。レーザースキャナーユニット３００を１Ｄモード３３０で作動させる場合、カメラ４００も作動させることができる。ステップＳ２０においては、ステップＳ１０におけるレーザースキャナーユニット３００の測定結果に基づいて、ＣＡＤモデルを作成する、もしくは既存のＣＡＤモデルに頼る、および／または、距離測定操作を実行する。ステップＳ３０においては、検出される構成要素の座標を確定し、距離を求める。この情報は、ステップＳ７０において例えばクレーンオペレータに出力することができる。
【００４１】
ＣＡＤモデルは、ステップＳ４０において利用可能にすることができる、またはＣＡＤモデルに頼ることが可能である。ＣＡＤモデルは、風力タービン全体、または風力タービンの構成要素に関連することができる。ステップＳ５０は、ＣＡＤモデルのデータと、検出される構成要素の検出された座標および／または距離との比較を含む。ステップＳ６０においては、ステップＳ５０におけるモデルの比較に基づいて、レーザースキャナーユニット３００に対する座標および／または距離を確定し、例えばステップＳ７０においてクレーンオペレータに出力する。このようにして、例えば霧や暗闇などたとえ視界不良の中でも、風力タービンの構成要素を所定の位置に取り付けることができるため、取付けまたは風力タービンの建設を相当に改善することができる。
【図１】
2019526732.tif 000003
【図２】
2019526732.tif 000004
【図３】
2019526732.tif 000005
【図４】
2019526732.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月19日(2019.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）の構成要素を取り付ける方法であって、前記風力タービン（１００）が複数の構成要素を有し、以下のステップ、すなわち、
少なくとも１つの構成要素をクレーン（２００）によって取り付けるステップと、
前記取り付けられる構成要素の位置情報および／または距離情報と向きとをレーザースキャナーユニット（３００）によって検出するステップと、
前記取り付けられる構成要素の位置および／または距離を正確に求めるため、前記取り付けられる構成要素に関するＣＡＤデータを、前記検出された位置情報および／または距離情報と前記取り付けられる構成要素の前記向きと比較するステップと、
前記位置情報および／または前記距離情報をクレーンオペレータに出力するステップと、
前記取り付けられる構成要素の前記検出された位置情報および／または距離情報と前記向きとに基づいて、前記クレーン（２００）を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記クレーンオペレータに出力される前記位置情報および／または前記距離情報に加えて、前記取り付けられる構成要素の前記向きが、前記レーザースキャナーユニット（３００）によって検出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＣＡＤデータが、ＣＡＤモデルに基づく、または、前記取り付けられる構成要素のスキャンによって取得される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザースキャナーユニット（３００）が２次元スキャナーの形式であり、
カメラ（４００）が設けられており、前記２次元スキャナーが前記カメラ（４００）と一緒に、前記位置情報および／または前記距離情報を検出する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザースキャナーユニット（３００）が３次元スキャナーの形式であり、
カメラ（４００）が設けられており、前記３次元スキャナーが前記カメラ（４００）と一緒に、前記位置情報および／または前記距離情報を検出する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザースキャナーユニット（３００）および／または前記カメラ（４００）が、地上に、または前記クレーンに設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
風力タービンの構成要素の位置情報および／または距離情報と向きとを検出する目的での、運動学的な地上型レーザースキャナーの使用であって、前記構成要素が取付け作業においてクレーンによって吊り上げられ、前記構成要素の前記向きに加えて、検出された前記位置情報および／または前記距離情報が、前記取り付けられる構成要素のＣＡＤデータと比較され、クレーンのクレーンオペレータに伝えられる、運動学的な地上型レーザースキャナーの使用。
【国際調査報告】
2019526732.tif 000007
2019526732.tif 000008
2019526732.tif 000009
2019526732.tif 000010